(57)【要約】【課題】  色再現域を広くするとともに、表示画像の解像度を向上させることができる多原色表示装置を提供すること。【解決手段】  一種類の光源２を有して平行な照明光を照射する照明部３と、照明部３から投射された照明光をＲＧＢの３原色にそれぞれ分光させるダイクロイックミラー５と、ＲＧＢに分光されて入射する照明光をそれぞれ入力画像により変調する複数の後述する画素を有する液晶パネル（表示デバイス）８、１０、１１と、入射する照明光の所定の波長成分を選別して透過させるカラーフィルタ（色分離部）１２、１３、１５と、一の画素から発せられた光の光軸と、これと異なる他の画素から発せられた光の光軸とのそれぞれの光軸方向を光学的に切り換え可能な画素ずらし部１７と、液晶パネル８、１０、１１や画素ずらし部１７等を駆動制御する制御部とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一種類の光源を有して照明光を照射する照明部と、
入射する光を入力画像により変調する複数の画素を有する表示デバイスと、
入射する光の所定の波長成分を選別して透過させる色分離部と、
一の前記画素から発せられた光の光軸と、前記一の画素とは異なる他の画素から発せられた光の光軸とのそれぞれの光軸方向を光学的に切り換え可能な画素ずらし部と、
該画素ずらし部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする多原色表示装置。
【請求項２】
前記表示デバイスに前記色分離部が配され、
前記一の画素と前記他の画素とが隣接する画素とされ、
前記画素ずらし部が、光軸方向を一画素分切り換えることを特徴とする請求項１に記載の多原色表示装置。
【請求項３】
前記画素ずらし部によって切り換えられた光軸を元の方向に光学的に戻す画素戻し部を備え、
前記色分離部が、前記画素ずらし部と、前記画素戻し部との間に配されていることを特徴とする請求項１に記載の多原色表示装置。
【請求項４】
前記一の画素と前記他の画素とが隣接する画素とされ、
前記画素ずらし部と、前記画素戻し部とが、互いに光軸方向を一画素分切り換えることを特徴とする請求項３に記載の多原色表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多原色画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、テレビ受像機等のカラーディスプレイは、ＲＧＢの３原色を用い、加法混色といわれる色混合方式により様々な色を再現している。近年では、ディスプレイの高性能化に伴う解像度向上の必要性から、さらに多くの色表現を行うために、ディスプレイの多原色化が行われている。
【０００３】
このような多原色化を実現するものとして、３原色によるプロジェクタを２台用いて表示画像が重なるように投影するとともに、各プロジェクタの３原色を互いに異ならせて６原色を表現するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、発光色の異なる複数種類の光源を備えた発光装置を有し、表示期間を第１の期間と第２の期間との２つの分割期間に時分割して、第１の期間と第２の期間とにおける光源の発光色及び／又はサブ画素の状態を異ならせるように制御することによって、多原色を実現するものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、プロジェクタを２台備えるために装置が大掛かりとなる上、２台のアライメントがずれると解像度が低下するため、調整するのが困難である。
また、上記特許文献２に記載の技術では、表示装置は１台となるが、内部に複数の光源を有するため、同様に大掛かりな装置構成となる。
【特許文献１】特開２０００−２５３２６３号公報（第１図）
【特許文献２】特開２００４−１３８８２７号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、色再現域を広くするとともに、表示画像の解像度を向上させることができる多原色表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る多原色表示装置は、一種類の光源を有して照明光を照射する照明部と、入射する光を入力画像により変調する複数の画素を有する表示デバイスと、入射する光の所定の波長成分を選別して透過させる色分離部と、一の前記画素から発せられた光の光軸と、前記一の画素とは異なる他の画素から発せられた光の光軸とのそれぞれの光軸方向を光学的に切り換え可能な画素ずらし部と、該画素ずらし部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
この多原色表示装置は、照明部からの照明光を色分離部に入射させることによって、照明光を多原色化することができる。また、画素ずらし部にて光軸方向を切り換えることによって、同一位置に照射される光情報を時間によって変化させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る多原色表示装置は、前記多原色表示装置であって、前記表示デバイスに前記色分離部が配され、前記一の画素と前記他の画素とが隣接する画素とされ、前記画素ずらし部が、光軸方向を一画素分切り換えることを特徴とする。
【０００９】
この多原色表示装置は、一の画素と他の画素との色情報を異ならせるとともに同時に表示させることができ、かつ、同一位置に照射される色情報を時間によって交互に表示させることができる。また、一画素分のずれなので、隣接する画素間で色の重なりを抑えることができ、アライメントを正確に行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る多原色表示装置は、前記多原色表示装置であって、前記画素ずらし部によって切り換えられた光軸を元の方向に光学的に戻す画素戻し部を備え、前記色分離部が、前記画素ずらし部と、前記画素戻し部との間に配されていることを特徴とする。
【００１１】
この多原色表示装置によれば、表示デバイスの各画素の色情報が同一であっても、同一位置に照射される色情報を時間によって交互に表示させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る多原色表示装置は、前記多原色表示装置であって、前記一の画素と前記他の画素とが隣接する画素とされ、前記画素ずらし部と、前記画素戻し部とが、互いに光軸方向を一画素分切り換えることを特徴とする。
この多原色表示装置は、一画素毎に色情報を切り換えることができ、隣接する画素間で色の重なりを抑えることができ、アライメントを正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、色再現域を広くするとともに、表示画像の解像度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る多原色表示装置１は、図１及び図２に示すように、一つの光源２を有して照明光を照射する照明部３と、照明部３から投射された照明光をＲＧＢの３原色にそれぞれ分光させるダイクロイックミラー５と、分光された照明光の向きを変更する反射ミラー６と、ＲＧＢに分光されて入射する照明光をそれぞれ入力画像により変調する複数の後述する画素７を有する液晶パネル（表示デバイス）８、１０、１１と、入射する照明光の所定の波長成分を選別して透過させるカラーフィルタ（色分離部）１２、１３、１５と、各液晶パネル８、１０、１１から投射された光を再び合成する合成プリズム１６と、図３に示すように、一の画素７Ａから発せられた光の光軸Ｃ１と、一の画素７Ａと隣接してこれとは異なる他の画素７Ｂから発せられた光の光軸Ｃ２とのそれぞれの光軸方向を光学的に切り換え可能な画素ずらし部１７と、液晶パネル８、１０、１１や画素ずらし部１７等を駆動制御する制御部１８と、画素ずらし部１７を通過した光を図示しないスクリーン等の投射面に投影する投影光学系２０とを備えている。
【００１５】
カラーフィルタ１２、１３，１５は、図４に示すようなＲＧＢの各スペクトル特性を、例えば図５に示すように、一つの原色をそれぞれ２つに分割して６原色の分光透過スペクトル特性となるように構成されて、各液晶パネル８、１０、１１にそれぞれ配されている。
【００１６】
ここで、カラーフィルタ１２、１３，１５をそれぞれ透過した光に対し、例えば、４４０ｎｍ近傍にピーク波長を有する光をＢ１光、４６０ｎｍ近傍にピーク波長を有する光をＢ２光、５５０ｎｍ近傍にピーク波長を有する光をＧ１光、５８０ｎｍ近傍にピーク波長を有する光をＧ２光、６１０ｎｍ近傍にピーク波長を有する光をＲ１光、６４０ｎｍ近傍にピーク波長を有する光をＲ２光とする。
【００１７】
画素ずらし部１７は、図１及び図３に示すように、入射光を偏光させる液晶セル２１と、入射光の振動面の向きによって位相差を設ける複屈折板２２とを備えている。この位相差は、一画素分の大きさとされている。
そして、図３に示すように、液晶セルの印加電圧がＯＦＦの場合には、光軸Ｃ１方向からの光の偏光方向が９０度変化した状態とされ、かつ、複屈折板２２での屈折がない状態とされ、液晶セルの印加電圧がＯＮの場合には、光軸Ｃ１方向からの光の偏光方向が元の状態のままとされ、かつ、複屈折板２２で屈折されて、液晶セルの印加電圧のＯＮ／ＯＦＦによる入射光の偏光方向の違いによって、光軸Ｃ１方向と光軸Ｃ２方向とを切り換え可能とされている。  
【００１８】
次に、本発明に係る多原色表示装置１による表示方法、及び作用・効果について説明する。
光源２から出射した照明光は、ダイクロイックミラー５によってＲＧＢの３原色にそれぞれ分光されて、各液晶パネル８、１０、１１にそれぞれ入射する。なお、分光後の作用は、ＲＧＢとも同一であるため、以下、赤色の場合で説明する。
【００１９】
液晶パネル８では、カラーフィルタ１２によって、赤色がさらにＲ１光とＲ２光とに分光される。この際、隣接する一の画素７Ａと他の画素７ＢとがＲ１光、Ｒ２光と互いに異なるようにフィルタリングされる。
Ｒ１光、Ｒ２光は、合成プリズム１６を透過後、液晶セル２１の印加電圧がＯＦＦの場合には、図６（ａ）の実線に示すように、複屈折板２２での屈折がない状態とされて、一の画素７ＡからのＲ１光は光軸Ｃ１上をそのまま進行し、他の画素７ＢからのＲ２光は光軸Ｃ２上をそのまま進行する。一方、液晶セル２１の印加電圧がＯＮの場合には、図６（ａ）の破線に示すように、複屈折板２２にて一画素分の位相差で屈折するため、一の画素７ＡからのＲ１光は光軸Ｃ２方向に屈折して進行し、他の画素７ＢからのＲ２光は、さらに隣接する光軸Ｃ１方向に屈折する。
【００２０】
そして、液晶セル２１の印加電圧のＯＮ／ＯＦＦを所定の時間毎に切り換えることによって、図６（ｂ）に示すように、ある時間ではＲ１とＲ２とが同時に表示されると同時に、時系列的には、Ｒ１とＲ２とが交互に表示されるようにする。
液晶パネル１０では、カラーフィルタ１３によって、青色をさらにＢ１光、Ｂ２光と分光し、かつ、液晶パネル１１では、カラーフィルタ１５によって、緑色をさらにＧ１光、Ｇ２光と分光することによって、Ｂ１光及びＢ２光とＧ１光及びＧ２光とを上述のＲ１光及びＲ２光のように表示させる。
こうして投影光学系２０を介して、図示しない投射面に画像が表示される。
【００２１】
この多原色表示装置１によれば、照明部３からの照明光をＲＧＢに分光し、さらに各カラーフィルタ１２、１３，１５に入射させることによって、照明光を６原色にすることができる。また、画素ずらし部１７にて光軸方向を切り換えることによって、一の画素７Ａと他の画素７Ｂとの色情報を異ならせるとともに同時に表示させることができ、かつ、同一位置に照射される色情報を液晶セル２１の印加電圧のＯＮ／ＯＦＦ操作によって所定の時間で交互に表示させることができる。
【００２２】
さらに、このときの位相差が一画素分なので、隣接する画素間で色の重なりを抑えることができ、アライメントを正確に行うことができる。
従って、どの一瞬の時刻で見ても画面内には２色の色情報があるため、色再現域を広くするとともに、面順次で６原色を実現する場合よりも色割れを抑えて表示画像の解像度を向上させることができる。
【００２３】
次に、第２の実施形態について図７及び図８を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る多原色表示装置３０の画素ずらし部３１が、図７に示すように、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー３２とされている点である。
【００２４】
ＭＥＭＳミラー３２は、可変ミラー制御部３３によって所定の速度で振動されることにより、入射する光の反射方向を所定の方向に切り換える多数の可変ミラー３５を備えている。この可変ミラー３５の場合、切り換え方向の位相差は、一の画素７Ａとこれに隣接する他の画素７Ｂとの一画素分の大きさとされている。なお、多原色表示装置３０はＭＥＭＳミラー３２を備えているため、投影光学系２０との間にさらに反射ミラー６が配されている。
この多原色表示装置３０によれば、上記第１の実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００２５】
次に、第３の実施形態について図９から図１２を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る多原色表示装置４０が、画素ずらし部１７によって切り換えられた光軸を元の方向に光学的に戻す画素戻し部４１を備え、くし型フィルタ（色分離部）４２が、画素ずらし部１７と、画素戻し部４１との間に配されているとした点である。
【００２６】
画素戻し部４１は、戻し用複屈折板４３を備えている。この戻し用複屈折板４３は、画素ずらし部１７が備える複屈折板２２の屈折方向と逆方向となるように、即ち、画素ずらし部１７と画素戻し部４１とが互いに光軸方向を一画素分切り換えるように、光軸Ｃ１から光軸Ｃ２にずれた光を再び光軸Ｃ１方向に移動させる構成とされている。
【００２７】
多原色表示装置４０は、図９及び図１０に示すように、光源２と、照明光のＲＧＢの各原色を選別する面順次カラーフィルタ４５と、面順次カラーフィルタ４５を回転駆動するモータ４６とを有する照明部４７と、第１の実施形態におけるダイクロイックミラー５及び液晶パネル８、１０、１１の代わりに、例えば、図示しない可動式の超微細なマイクロミラーを多数有するＤＬＰ（Digital Light Processing：登録商標）（表示デバイス）４８とを備えており、それぞれ制御部４９によって制御されている。なお、画素ずらし部１７の液晶セル２１の入射側には、偏光板５０がさらに配されている。  
【００２８】
くし型フィルタ４２は、図１１に示すように、一画素分ずつ交互に配され、ＲＧＢをそれぞれさらに２分割するように互いに異なる分光透過特性を有する第一くし型フィルタ５１と第二くし型フィルタ５２とを備えている。なお、くし型フィルタ４２を透過した色は面順次カラーフィルタ４５との積分した色となって、第１の実施形態と同様に、Ｒ１光、Ｒ２光、Ｂ１光、Ｂ２光、Ｇ１光及びＧ２光とされる。
【００２９】
次に、本発明に係る多原色表示装置４０による表示方法、及び作用・効果について説明する。
まず、モータ４６によって面順次カラーフィルタ４５を回転して、光源２から出射した照明光をＲＧＢに分光する。なお、分光後の作用は、ＲＧＢとも同一であるため、以下、赤色の場合で説明する。
【００３０】
照明光は、ＤＬＰ４８にて変調されて反射され、偏光板５０を介して画素戻し部４１に入射する。この際、液晶セル２１の印加電圧がＯＦＦの場合には、図１２（ａ）の実線に示すように、一の画素７Ａからの光は光軸Ｃ１上をそのまま進行して第一くし型フィルタ５１を透過してＲ１光とされ、さらに戻し用複屈折板４３を光軸Ｃ１上のまま進行する。また、他の画素７Ｂからの光は光軸Ｃ２上をそのまま進行して第二くし型フィルタ５２を透過してＲ２光とされ、さらに戻し用複屈折板４３を光軸Ｃ２上のまま進行する。
【００３１】
一方、液晶セル２１の印加電圧がＯＮの場合には、図１２（ａ）の破線に示すように、一の画素７Ａからの光は光軸Ｃ２方向に屈折して第二くし型フィルタ５２を透過してＲ２光とされ、戻し用複屈折板４３では再び光軸Ｃ１方向に屈折して進行する。また、他の画素７Ｂからの光は、さらに隣接する光軸Ｃ１方向に屈折して第一くし型フィルタ５１を透過してＲ１光とされ、戻し用複屈折板４３では再び光軸Ｃ２方向に屈折して進行する。
【００３２】
そして、液晶セル２１の印加電圧のＯＮ／ＯＦＦを所定の時間毎に切り換えることによって、図１２（ｂ）に示すように、ある時間ではＲ１光とＲ２光とが同時に表示されると同時に、時系列的には、Ｒ１とＲ２とが交互に表示される。
面順次カラーフィルタ４５の回転によって、青色や緑色がＤＬＰ４８に入射する場合も、それぞれ同様の作用によって、Ｂ１光、Ｂ２光と、及び、Ｇ１光、Ｇ２光とに分光して、Ｂ１光及びＢ２光とＧ１光及びＧ２光とを上述のＲ１光及びＲ２光と同様に表示させる。
こうして投影光学系２０を介して、図示しない投射面に画像が表示される。
【００３３】
この多原色表示装置４０によれば、第１の実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。特に、面順次式による既存のものであっても、複雑な構成とせずに多原色化を図ることができ、解像度の向上を図ることができる。
【００３４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第３の実施形態において、図１３に示すように、画素ずらし部１７及び画素戻し部４１を、それぞれ同様の作用を有するＭＥＭＳミラー５５、５６に置換した多原色表示装置６０としても構わない。
この場合も、第３の実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００３５】
また、光源は、図３に示すようなスペクトルを有する照明光を出射するものに限らず、他の形状のスペクトル特性を有するものであっても構わない。
さらに、表示デバイスは、液晶パネル８、１０、１１やＤＬＰ４８に限らず、他の方式であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る多原色表示装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る多原色表示装置を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る多原色表示装置の画素ずらし部の作用を示す説明図である。
【図４】本発明の光源からの照明光のＲＧＢスペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る多原色表示装置における分光後のＲＧＢスペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る多原色表示装置の（ａ）画素ずらし部の作用を示す説明図、（ｂ）時分割した色表示の状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る多原色表示装置の画素ずらし部の作用を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る多原色表示装置の全体構成を示す概略図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る多原色表示装置の全体構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る多原色表示装置を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る多原色表示装置における分光後のＲＧＢスペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る多原色表示装置の（ａ）画素ずらし部の作用を示す説明図、（ｂ）時分割した色表示の状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る多原色表示装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、３０、４０  多原色装置
２  光源
３、４７  照明部
７  画素
７Ａ  一の画素
７Ｂ  他の画素
８、１０、１１  液晶パネル（表示デバイス）
１２、１３、１５  カラーフィルタ（色分離部）
１７、３１  画素ずらし部
１８  制御部
４１  画素戻し部
４２  くし型フィルタ（色分離部）
４８  ＤＬＰ（表示デバイス）
【図１】
2006146036.tif 000003
【図２】
2006146036.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006146036.tif 000012
【図１１】
2006146036.tif 000013
【図１２】
2006146036.tif 000014
【図１３】
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